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有机磷农药敌敌畏中毒对大鼠胰腺损害的实验研究

2015-12-13张庆龙程景林

安徽医药 2015年7期
关键词:胆碱酯酶有机磷淀粉酶

张庆龙,程景林,周 姝

(安徽医科大学第二附属医院急诊内科,安徽合肥 230601)

有机磷农药(OPs)被广泛用于农业生产中,据估计,全世界每年因 OPs造成的中毒事件超过3 000 000起,其中 220 000 人死亡[1],我国每年约5~7万人发生急性有机磷农药中毒,其病死率高达10%[2]。因此对有机磷农药中毒机制的进一步探讨具有重要的临床意义。国内外有研究报道,急性有机磷农药中毒(AOPP)患者常合并胰腺损害[3-4],我科在临床实践中也发现类似情况。目前关于AOPP致急性胰腺损害的报道多为回顾性分析,AOPP是否引起胰腺损害、中毒程度是否与胰腺损害存在正相关,无相关研究证据。本研究采用高毒性的敌敌畏经口服给药制作大鼠AOPP模型,监测大鼠给药后不同时间的血清胆碱酯酶、血清淀粉酶,观察给药24 h后胰腺病理改变,从而初步探讨染毒大鼠胰腺损害发生情况。

1 材料与方法

1.1 实验材料 实验大鼠:安徽医科大学动物实验中心(省动物实验中心)提供的清洁级雌性SD大鼠60只,月龄3个月,体重(250±20)g。合格证号:34000200000101。

实验药品:由山东大成农药有限公司提供的浓度为80%的敌敌畏原液。

实验试剂:由上海明丰生物科技有限公司提供的胆碱酯酶及淀粉酶的ELISA试剂盒。

1.2 实验方法

1.2.1 动物准备 实验大鼠常规喂饲,实验前12 h动物禁食但不禁饮,可自由活动。

1.2.2 实验分组 将雌性SD大鼠随机分为3组:玉米油对照组,敌敌畏低剂量实验组,敌敌畏高剂量实验组,每组各20只。

1.2.3 灌喂方法 对照组:分别灌喂玉米油2 mL。敌敌畏低剂量组:分别灌喂80%敌敌畏原液与玉米油按一定比例配制成的乳油2 mL,灌喂的农药剂量为8 mg·kg-1体重;敌敌畏高剂量组:分别灌喂80%敌敌畏原液与玉米油按一定比例配制成的乳油2 mL,灌喂的农药剂量为20 mg·kg-1体重。

1.2.4 指标检测 灌喂后6、24 h分别取大鼠内眦动脉血,以ELISA法测定血清胆碱酯酶、血清淀粉酶。

1.2.5 切片操作 给药24 h后断头处死大鼠,迅速剖腹摘取胰腺头部组织,放入10%甲醛中固定24 h,后石蜡固定,切片,HE染色。

1.2.6 胰腺组织病理学评分 在光镜下阅片,每张切片随机选择5个高倍视野(×200),观察胰腺组织病理学的变化,按照Schmidt等[5]标准从水肿、出血、坏死及炎症细胞浸润4个方面评分。

1.3 统计学处理 采用SPSS17.0软件包进行数据分析。观测资料均为计量资料,采用均数±标准差±s)表示,均通过正态性检验。3组间的整体分析为单因素方差分析,两两比较采用LSD法。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 血清胆碱酯酶、淀粉酶变化

2.1.1 血清胆碱酯酶的比较 数据列于表1。染毒后各时点血清胆碱酯酶水平,3组间整体分析(单因素方差分析),差异均显著(P<0.05)。再于各时相点处做3组间两两比较(LSD检验),并结合数据来看:与对照组同时相点比较,低剂量组、高剂量组血清胆碱酯酶水平明显降低,组间差异有统计学意义(P<0.05);与低剂量组同时相点比较,高剂量组胆碱酯酶下降更明显,差异有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

表1 大鼠血清胆碱酯酶的比较(U·L-1,±s)

表1 大鼠血清胆碱酯酶的比较(U·L-1,±s)

组别 n 染毒后6 h 染毒后24 h A1:对照组20 866±178 692±184 A2:低剂量组 20 568±135 468±134 A3:高剂量组 20 465±110 304±118整体分析 F,P 41.796,0.000 34.758,0.000 A2 vs A1 LSD-t,P 6.547,0.000 4.799,0.000 A3 vs A1 LSD-t,P 8.800,0.000 8.304,0.000 A3 vs A2 LSD-t,P 2.254,0.028 3.505,0.001

2.1.2 血清淀粉酶的比较 数据列于表2。其变化规律如同前述胆碱酯酶:染毒后各时点血清淀粉水平,3组间单因素方差分析,差异均显著(P<0.05)。再于各时点处做3组间两两比较,并结合数据来看:与对照组同时相点比较,低剂量组、高剂量组血清淀粉酶水平明显降低,组间差异有统计学意义(P<0.05);与低剂量组同时相点比较,高剂量组血清淀粉酶下降更明显,差异有统计学意义,P<0.05)。详见表2。

表2 各组大鼠血清淀粉酶的比较(U·L-1,±s)

表2 各组大鼠血清淀粉酶的比较(U·L-1,±s)

组别 n 染毒后6 h 染毒后12 h A1:对照组20 1 718±125 1 739±291 A2:低剂量组 20 1 971±157 2 248±341 A3:高剂量组 20 2 268±160 2 555±376整体分析 F,P 68.502,0.000 29.781,0.000 A2 vs A1 LSD-t,P 5.392,0.000 4.779,0.000 A3 vs A1 LSD-t,P 11.693,0.000 7.638,0.000 A3 vs A2 LSD-t,P 6.301,0.000 2.858,0.006

2.2 胰腺病理学观察及评分

2.2.1 各胰腺组织HE切片的病理学观察 对照组:大鼠胰腺组织结构清晰,腺泡小叶完整,胰腺组织小叶间无水肿,无血细胞聚集,腺泡细胞无水肿及坏死,血管未见充血、出血,未见炎性细胞渗出(图1);低剂量组:胰腺间质内充斥少量淡红色水肿液,部分腺泡呈孤岛状,胰腺实质及间质内见少量炎症细胞浸润,血管扩张、充血、出血,可见灶性炎性渗出(图2);高剂量组:镜下表现与低剂量组大体相似,与低剂量组相比病变程度加重,部分切片边缘组织细胞充血明显(图3)。

2.2.2 大鼠胰腺组织Schmidt J病理学评分 数据列于表3。整体分析知:大鼠胰腺组织Schmidt J病理学评分,三组间整体差异显著(P<0.05)。两两比较也均有统计学意义(P<0.05)。结合数据来看:与对照组比较,低剂量组、高剂量组大鼠胰腺Schmidt J病理学评分明显升高;与低剂量组比较,高剂量组评分更高。

表3 三组大鼠造模后病理组织学评分(±s)

表3 三组大鼠造模后病理组织学评分(±s)

组别 n Schmidt J 病理学评分A1:对照组20 2.74 ±1.12 A2:低剂量组 20 4.25 ±0.84 A3:高剂量组 20 6.33 ±2.92整体分析 F,P 23.225,0.000 A2 vs A1 LSD-t,P 2.488,0.016 A3 vs A1 LSD-t,P 6.739,0.000 A3 vs A2 LSD-t,P 4.251,0.000

3 讨论

OPs多属有机磷酸酯类化合物,具有大蒜样臭味。一般不溶于水,可溶于有机溶剂。有学者提出了有机磷农药中毒的可能机制,如有机磷农药刺激接触人体组织器官,被人体吸收后形成一种泛组织毒素,从而造成机体的多种组织器官损伤,如肝脏、肾脏、心脏、胰腺等,特别是神经系统。OPs引起中毒的作用机制主要是抑制胆碱酯酶活性,使胆碱酯酶丧失分解乙酰胆碱的能力,导致胆碱能突触内乙酰胆碱蓄积,从而过度刺激毒蕈碱和烟碱样受体。这一“胆碱能综合征”表现为:出汗、流涎、支气管分泌物增多、支气管狭窄、瞳孔缩小、胃肠蠕动增强、腹泻、肌肉震颤和多种中枢神经系统效应。有机磷农药引起的死亡被认为主要是由于抑制了位于脑干的呼吸中枢、引起支气管狭窄和支气管分泌物增多、呼吸肌的弛缓性麻痹[6]。

急性胰腺炎发病危急,疾病症状重,严重并发症多,患者病死率高[7]。其发病机制迄今尚未完全阐明,以前的传统观点主要认为是以胰酶的自身消化为主,而近年来人们逐渐提出许多新的学说。有大量实验证实,胰腺微循环障碍与急性胰腺炎发生有关,并影响到疾病发展。病理过程表现为:胰腺小叶内动脉痉挛、栓塞,造成支配区域缺血坏死,以缺血为特征的胰腺微循环障碍,另外多种炎症介质,如肿瘤坏死因子、缓激肽、血小板激活因子、内皮素等作用于小叶动脉,也能引起微循环障碍。以上过程可进一步发展进入胰腺炎的共同发生机制通路,最终激活多种蛋白酶,引起胰腺及其周围组织自身消化,释放多种炎症因子,引起全身炎症反应。而通过我们长期的临床观察及回顾国内外众多的临床报道发现,有机磷农药中毒后能启动这一病理过程。OPs中毒患者血、尿淀粉酶大多出现不同程度的升高,部分患者甚至发生出血、坏死性胰腺炎,最终死于多器官功能衰竭。根据国内外许多回顾性临床研究报道结论,我们推测AOPP患者胰腺损伤致血、尿淀粉酶增高的机制可能为:(1)患者在中毒时,大量胆碱酯酶堆积,毒蕈碱样症状引起胰腺等腺体分泌亢进,迷走神经处于兴奋状态,导致血液中淀粉酶的活性增高[8];(2)OPs大多偏酸性,直接刺激胃黏膜产生大量胃泌素,使胰酶分泌增加,从而血清淀粉酶升高;(3)中毒后oddis括约肌处于痉挛状态,造成胰管梗阻,导致胰腺腺泡及胰小管破裂,胰酶溢出,引起胰腺组织出血、坏死,发生胰腺炎[9];(4)副交感神经末梢的兴奋导致毒蕈碱样症状出现,致使平滑肌和腺体活动增加,唾液腺分泌增强,也促使血清淀粉酶升高[10];(5)可能由于应激、高代谢状态造成胰腺组织局部血液循环障碍,导致胰腺缺血缺氧所致[11-12]。

血、尿淀粉酶是反映胰腺腺泡细胞损害的重要指标。绝大多数胰腺炎患者在发病早期(2~12 h内)即可出现血淀粉酶升高,3~5 d后恢复正常;尿淀粉酶在血淀粉酶升高2 h后即可升高,且持续时间更长。然而,对于动物胰腺炎的诊断,国内外现并无统一标准,且多为个案报道为主,相关报道主要通过观察大鼠血清淀粉酶变化,判定是否有胰腺炎,但并无淀粉酶升高的程度及胰腺炎诊断的关联直接依据。张秀文等[13]等报道,Ams升高率与中毒患者病情轻重有密切关系,病情越重,Ams升高越明显,我们揣测,动物可能也有相似关系。黄冬等[14]的动物模型实验也有相似报道,因此,本实验我们通过监测大鼠淀粉酶的变化以及结合大鼠胰腺组织的病理学变化,明确大鼠是否出现胰腺损伤以及损伤的程度。

本文通过大鼠实验,研究发现,同一时点,从对照组、敌敌畏低剂量组到敌敌畏高剂量组,血清胆碱酯酶水平逐渐下降,提示随着给药浓度的增大,大鼠中毒程度逐渐加重。相应时点,3组大鼠血清淀粉酶水平逐渐升高,提示大鼠胰腺损伤逐渐加重。因此,我们推测有机磷农药敌敌畏中毒与大鼠急性胰腺损害存在因果关系,且随着中毒程度加重胰腺损害更明显。另一方面,通过大鼠胰腺组织病理学结果也印证了这一观点。光镜下观察发现,对照组大鼠胰腺结构清晰,腺泡小叶完整,胰腺组织小叶间无水肿,无血细胞聚集,腺泡细胞无水肿及坏死,血管未见充血、出血,未见炎性细胞渗出,胰腺组织Schmidt J病理学评分(2.74±1.12)分。低剂量组大鼠胰腺实质及间质内见少量炎症细胞浸润,血管扩张、充血、出血明显,并可见可见灶性炎性渗出,病理学评分(4.25±0.84)分,较对照组升高明显。敌敌畏高剂量组光镜下观察胰腺组织病变程度更重,胰腺组织评分进一步升高至(6.33±2.92)分。据我们所知,这是目前第一个探讨有机磷农药中毒与胰腺损害实验的研究。而根据我科长期临床实践发现,急性胰腺损伤与有机磷中毒患者病情的严重程度密切相关,这与有关文献报道相符[15-16]。因此,在临床上对AOPP患者应重视急性胰腺炎的诊断和救治。因此,在临床上对AOPP患者应重视急性胰腺炎的诊断和救治。

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